JP2015217445A - Polishing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウェハなどの基板を研磨する研磨装置に関し、特に基板の周囲を囲むリテーナリングを備えた研磨装置に関する。 The present invention relates to a polishing apparatus for polishing a substrate such as a wafer, and more particularly to a polishing apparatus provided with a retainer ring surrounding the periphery of the substrate.
近年、半導体デバイスの高集積化・高密度化に伴い、回路の配線がますます微細化し、多層配線の層数も増加している。回路の微細化を図りながら多層配線を実現しようとすると、下側の層の表面凹凸を踏襲しながら段差がより大きくなるので、配線層数が増加するに従って、薄膜形成における段差形状に対する膜被覆性(ステップカバレッジ)が悪くなる。したがって、多層配線するためには、このステップカバレッジを改善し、然るべき過程で平坦化処理しなければならない。また光リソグラフィの微細化とともに焦点深度が浅くなるため、半導体デバイスの表面の凹凸段差が焦点深度以下に収まるように半導体デバイス表面を平坦化処理する必要がある。 In recent years, with higher integration and higher density of semiconductor devices, circuit wiring has become increasingly finer and the number of layers of multilayer wiring has increased. When trying to realize multilayer wiring while miniaturizing the circuit, the step becomes larger while following the surface unevenness of the lower layer, so as the number of wiring layers increases, the film coverage to the step shape in thin film formation (Step coverage) deteriorates. Therefore, in order to carry out multilayer wiring, it is necessary to improve the step coverage and perform a flattening process in an appropriate process. Further, since the depth of focus becomes shallower as the optical lithography becomes finer, it is necessary to planarize the surface of the semiconductor device so that the uneven steps on the surface of the semiconductor device are kept below the depth of focus.
したがって、半導体デバイスの製造工程においては、半導体デバイス表面の平坦化がますます重要になっている。この表面の平坦化において最も重要な技術は、化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)である。この化学機械研磨は、シリカ(SiO2)等の砥粒を含んだ研磨液を研磨パッドの研磨面上に供給しつつウェハを研磨面に摺接させて研磨を行うものである。 Therefore, in the semiconductor device manufacturing process, planarization of the surface of the semiconductor device has become increasingly important. The most important technique for planarizing the surface is chemical mechanical polishing (CMP). In this chemical mechanical polishing, polishing is performed by bringing a wafer into sliding contact with the polishing surface while supplying a polishing liquid containing abrasive grains such as silica (SiO 2 ) onto the polishing surface of the polishing pad.
図13は、CMPを行うための研磨装置を示す模式図である。研磨装置は、研磨パッド202を支持する研磨テーブル203と、ウェハWを保持するための研磨ヘッド201と、研磨液(スラリー)を研磨パッド202上に供給する研磨液供給ノズル205とを備えている。研磨パッド202は研磨テーブル203とともに回転され、研磨液は、回転する研磨パッド202上に供給される。研磨ヘッド201はウェハWを保持しつつ、このウェハWを研磨パッド202の研磨面202aに対して所定の圧力で押圧する。ウェハWの表面は、研磨液に含まれる砥粒による機械的作用と、研磨液に含まれる化学成分による化学的作用とにより研磨される。
FIG. 13 is a schematic diagram showing a polishing apparatus for performing CMP. The polishing apparatus includes a polishing table 203 that supports the
研磨中のウェハWと研磨パッド202の研磨面202aとの間の相対的な押圧力がウェハWの全面に亘って均一でない場合には、ウェハWの各部分に与えられる押圧力に応じて研磨不足や過研磨が生じてしまう。そこで、ウェハWに対する押圧力を均一化するために、研磨ヘッド201の下部に弾性膜から形成される圧力室を設け、この圧力室に空気などの流体を供給することで弾性膜を介して流体圧によりウェハWを押圧することが行われている。
When the relative pressing force between the wafer W being polished and the
上記研磨パッド202は弾性を有するため、研磨中のウェハWのエッジ部(周縁部)に加わる押圧力が不均一になり、ウェハWのエッジ部のみが多く研磨される、いわゆる「縁だれ」を起こしてしまう場合がある。このような縁だれを防止するため、ウェハWのエッジ部を保持するリテーナリング220をヘッド本体に対して上下動可能に設け、ウェハWの外周縁側に位置する研磨パッド202の研磨面202aをリテーナリング220で押圧するようにしている。
Since the
リテーナリング220は、ウェハWの周囲で研磨パッド202を押し付けるため、リテーナリング220の荷重はウェハWのエッジ部のプロファイルに影響する。ウェハWのエッジ部のプロファイルを積極的に制御するために、リテーナリング220の一部に局所荷重を与えることもある。そこで、図13に示す研磨装置は、リテーナリング220の一部に局所荷重を与える局所荷重付与装置230を備えている。この局所荷重付与装置230は、ヘッドアーム216に固定されている。
Since the
図14は、局所荷重付与装置230と、研磨ヘッド201とを示す斜視図である。図14に示すように、リテーナリング220上には静止リング235が配置されている。局所荷重付与装置230は、下向きの局所荷重をリテーナリング220に伝える押圧ロッド231を有しており、押圧ロッド231の下端は静止リング235に固定されている。ウェハWの研磨中リテーナリング220は回転するが、静止リング235および局所荷重付与装置230は回転しない。静止リング235は図示しないローラーを備えており、このローラーがリテーナリング220の上面に転がり接触するようになっている。局所荷重付与装置230は、下向きの局所荷重を押圧ロッド231から静止リング235を介してリテーナリング220に伝達する。
FIG. 14 is a perspective view showing the local
回転するリテーナリング220は、加工精度や研磨パッド202の表面凹凸に起因して傾くことがある。押圧ロッド231は静止リング235に固定されているため、リテーナリング220が傾斜すると、押圧ロッド231も傾斜する。押圧ロッド231が傾くと、押圧ロッド231を支持するリニアガイド(図示せず)に過大な摩擦抵抗が発生し、意図する局所荷重をリテーナリング220に加えることができないことがある。このような場合、所望の研磨結果が得られず、特にウェハWの周縁部において膜厚のばらつきを生じさせる原因となる。
The rotating
また、局所荷重付与装置230をヘッドアーム216に組み付けたときに、局所荷重付与装置230がリテーナリング220に対して僅かに傾いていることがある。局所荷重付与装置230自身がリテーナリング220に対して傾いていると、押圧ロッド231には鉛直方向以外の方向にストレスが加わり、上述したリニアガイド(図示せず)に過大な摩擦抵抗が発生してしまう。この場合も、所望の研磨結果が得られず、特にウェハWの周縁部において膜厚のばらつきを生じさせる原因となる。
Further, when the local
さらには、研磨テーブル203が回転しているとき、研磨テーブル203の表面も上下に変動することがある。この研磨テーブル203の上下の変動は、リテーナリング220全体を上下に振動させる原因となる。局所荷重付与装置230は慣性が大きく、摩擦抵抗もあるため、この振動を吸収することができず、リテーナリング220への局所荷重が変動してしまう。
Furthermore, when the polishing table 203 is rotating, the surface of the polishing table 203 may also fluctuate up and down. This vertical fluctuation of the polishing table 203 causes the
そこで、本発明は、局所荷重付与装置とリテーナリングとが相対的に傾いた場合でも、意図した局所荷重を局所荷重付与装置からリテーナリングに加えることができる研磨装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a polishing apparatus capable of applying an intended local load from the local load applying device to the retainer ring even when the local load applying device and the retainer ring are relatively inclined. .
本発明の一態様は、基板を回転させながら研磨面に押し付けるヘッド本体と、前記基板を囲むように配置され、前記ヘッド本体と共に回転しながら前記研磨面を押し付けるリテーナリングと、前記リテーナリングの上方に配置された静止リングと、前記静止リングを介して前記リテーナリングの一部に局所荷重を加える局所荷重付与装置とを備え、前記局所荷重付与装置は、前記静止リングに連結された荷重伝達部を有し、前記荷重伝達部は、前記局所荷重付与装置と前記リテーナリングとの相対的な傾きを許容する機構を備えていることを特徴とする研磨装置である。 One aspect of the present invention includes a head main body that is pressed against a polishing surface while rotating the substrate, a retainer ring that is disposed so as to surround the substrate and presses the polishing surface while rotating together with the head main body, and an upper portion of the retainer ring. And a local load applying device that applies a local load to a part of the retainer ring through the stationary ring, and the local load applying device is connected to the stationary ring. And the load transmitting portion includes a mechanism that allows a relative inclination between the local load applying device and the retainer ring.
本発明の好ましい態様は、前記機構は、傾動自在継手であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記傾動自在継手は、前記荷重伝達部が前記静止リングに連結された箇所において、前記リテーナリングの接線方向にのみ傾くことが可能であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記荷重伝達部は、前記静止リングに連結された押圧部材と、前記押圧部材に固定された前記傾動自在継手とを備えることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the mechanism is a tilting universal joint.
In a preferred aspect of the present invention, the tiltable universal joint can be tilted only in a tangential direction of the retainer ring at a location where the load transmitting portion is connected to the stationary ring.
In a preferred aspect of the present invention, the load transmission unit includes a pressing member connected to the stationary ring and the tilting universal joint fixed to the pressing member.
本発明の好ましい態様は、前記傾動自在継手は、多方向に傾くことができることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記荷重伝達部は、前記局所荷重を伝達するための2つの押圧ロッドと、前記2つの押圧ロッドをそれぞれ傾動自在に支持する2つの球面軸受とを備え、前記傾動自在継手は前記2つの球面軸受から構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記2つの球面軸受は、2つの軸受ハウジングと、前記2つの軸受ハウジングにそれぞれ点接触する2つの突起部とを備えたことを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the tiltable universal joint can be tilted in multiple directions.
In a preferred aspect of the present invention, the load transmitting portion includes two pressing rods for transmitting the local load and two spherical bearings that support the two pressing rods so as to be tiltable, and are capable of tilting. The joint is composed of the two spherical bearings.
In a preferred aspect of the present invention, the two spherical bearings include two bearing housings and two protrusions that make point contact with the two bearing housings, respectively.
本発明の好ましい態様は、前記荷重伝達部は、振動吸収部材をさらに備えていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記振動吸収部材は、ばねであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記振動吸収部材は、ゴムであることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the load transmission unit further includes a vibration absorbing member.
In a preferred aspect of the present invention, the vibration absorbing member is a spring.
In a preferred aspect of the present invention, the vibration absorbing member is rubber.
研磨パッドの表面凹凸などに起因して局所荷重付与装置とリテーナリングとが相対的に傾いた場合であっても、この傾きが吸収される。よって、不要な力が局所荷重付与装置とリテーナリングには発生せず、局所荷重付与装置は目標の局所荷重をリテーナリングに伝えることができる。 Even when the local load applying device and the retainer ring are relatively inclined due to surface irregularities of the polishing pad, this inclination is absorbed. Therefore, unnecessary force does not occur in the local load applying device and the retainer ring, and the local load applying device can transmit the target local load to the retainer ring.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図1は、本発明の一実施形態における研磨装置を示す模式図である。図1に示すように、研磨装置は、基板の一例であるウェハを保持し回転させる研磨ヘッド(基板保持装置)1と、研磨パッド2を支持する研磨テーブル3と、研磨パッド2に研磨液(スラリー)を供給する研磨液供給ノズル5とを備えている。研磨パッド2の上面は、ウェハを研磨する研磨面2aを構成する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the polishing apparatus includes a polishing head (substrate holding apparatus) 1 that holds and rotates a wafer that is an example of a substrate, a polishing table 3 that supports a polishing pad 2, and a polishing liquid ( And a polishing
研磨ヘッド1は研磨ヘッドシャフト11の下端に連結されている。この研磨ヘッドシャフト11はヘッドアーム16により回転自在に保持されている。ヘッドアーム16内には、研磨ヘッドシャフト11を回転させる回転装置(図示せず)と、研磨ヘッドシャフト11を上昇および下降させる昇降装置(図示せず)が配置されている。研磨ヘッド1は回転装置により研磨ヘッドシャフト11を介して回転し、昇降機構により研磨ヘッド1が研磨ヘッドシャフト11を介して上昇および下降されるようになっている。ヘッドアーム16は旋回軸15に固定されており、旋回軸15の回転により研磨ヘッド1を研磨テーブル3の外側に移動させることが可能となっている。
The polishing
研磨ヘッド1は、その下面に真空吸引によりウェハを保持できるように構成されている。研磨ヘッド1および研磨テーブル3は、矢印で示すように同じ方向に回転し、この状態で研磨ヘッド1は、ウェハを研磨パッド2の研磨面2aに押し付ける。研磨液供給ノズル5からは研磨液が研磨パッド2上に供給され、ウェハは、研磨液の存在下で研磨パッド2との摺接により研磨される。
The polishing
研磨ヘッド1は、ウェハを研磨パッド2に対して押圧するヘッド本体10と、ウェハを囲むように配置されたリテーナリング20とを備えている。ヘッド本体10およびリテーナリング20は、研磨ヘッドシャフト11と一体に回転するように構成されている。リテーナリング20は、ヘッド本体10とは独立して上下動可能に構成されている。リテーナリング20は、ヘッド本体10から半径方向外側に張り出している。このリテーナリング20の上方には、リテーナリング20の一部に局所荷重を加える局所荷重付与装置30が配置されている。
The polishing
局所荷重付与装置30は、ヘッドアーム16に固定されている。研磨中のリテーナリング20はその軸心回りに回転するが、局所荷重付与装置30はリテーナリング20とは一体に回転せず、その位置は固定である。リテーナリング20の上方には、静止リング91が配置されている。リテーナリング20と静止リング91との間には複数のローラー53が配置されている。静止リング91は局所荷重付与装置30に連結されている。
The local
静止リング91は回転せず、その位置は固定されている。複数のローラー53は静止リング91に保持されており、ローラー53は回転するリテーナリング20に転がり接触する。局所荷重付与装置30は、静止リング91およびローラー53を介してリテーナリング20の一部に下向きの局所荷重を与える。下向きの局所荷重は、静止リング91およびローラー53を通じてリテーナリング20に伝達され、リテーナリング20は研磨パッド2の研磨面2aを押圧する。ウェハの研磨中にリテーナリング20の一部に下向きの局所荷重を与える理由は、ウェハの周縁部(エッジ部)のプロファイルを積極的に制御するためである。
The
図2は局所荷重付与装置30を示す斜視図である。図2に示すように、局所荷重付与装置30は、2つの押圧ロッド31、ブリッジ32、複数のエアシリンダ(荷重発生装置)33,34,35、複数のリニアガイド38、複数のガイドロッド39、およびユニットベース40から主に構成されている。
FIG. 2 is a perspective view showing the local
ユニットベース40はヘッドアーム16に固定されている。ユニットベース40には複数の(図示の例では3つの)エアシリンダ33,34,35および複数の(図示の例では4つの)リニアガイド38が取り付けられている。エアシリンダ33,34,35のピストンロッドおよび複数のガイドロッド39は、共通のブリッジ32に接続されている。複数のガイドロッド39はリニアガイド38により低摩擦で上下動自在に支持されている。これらのリニアガイド38により、ブリッジ32は傾くことなく滑らかに上下動可能となっている。
The
エアシリンダ33,34,35はそれぞれ独立の圧力調整装置(図示せず)および大気開放機構(図示せず)に接続されており、互いに独立して荷重を発生できるように構成されている。それぞれのエアシリンダ33,34,35が発生した荷重は共通のブリッジ32に伝えられる。ブリッジ32は押圧ロッド(押圧部材)31により静止リング91に接続されており、押圧ロッド31はブリッジ32に加えられたエアシリンダ33,34,35の荷重を静止リング91に伝達する。エアシリンダが3つある理由は、局所荷重がヘッドアーム16の下に位置し、その真上にエアシリンダを配置することができない為、3つのシリンダで出力割合を変えることで、荷重重心を局所荷重の位置に合わせる為である。また、本実施例ではシリンダは3つであるが、リニアガイド機構を強化することで、1つのシリンダのみを設けてもよいし、ヘッドアーム16の下にシリンダを配置してもよい。
The
研磨ヘッド1は自身の軸心を中心として回転するが、局所荷重付与装置30はヘッドアーム16に固定されるため研磨ヘッド1と共には回転しない。すなわち、ウェハの研磨中、研磨ヘッド1およびウェハは回転している一方、局所荷重付与装置30は所定の位置に静止している。同様に、ウェハの研磨中、静止リング91は所定の位置に静止している。
The polishing
次に、基板保持装置としての研磨ヘッド1について説明する。図3は、研磨ヘッド1の断面図である。研磨ヘッド1は、ヘッド本体10とリテーナリング20とを備えている。ヘッド本体10は、研磨ヘッドシャフト11(図1参照)に連結されたキャリア43と、キャリア43の下面に取り付けられた弾性膜(メンブレン)45と、弾性膜45を囲むように配置されたリテーナリング20と、キャリア43に対するリテーナリング20の傾動および上下移動を許容しつつリテーナリング20を支持する球面軸受47とを備えている。リテーナリング20は連結部材75を介して球面軸受47に連結され、支持されている。連結部材75はキャリア43内で上下動可能に配置されている。
Next, the polishing
弾性膜45の下面は円形の基板接触面を構成しており、この基板接触面はウェハWの上面(被研磨面の反対側の面)に接触している。弾性膜45の基板接触面には複数の通孔(図示せず)が形成されている。キャリア43と弾性膜45との間には圧力室46が形成されている。この圧力室46は圧力調整装置(図示せず)に接続されている。圧力室46に加圧流体(例えば、加圧空気)が供給されると、圧力室46内の流体圧力を受けた弾性膜45は、ウェハWを研磨パッド2の研磨面2aに対して押し付ける。圧力室46内に負圧が形成されると、ウェハWは弾性膜45の下面に真空吸引により保持される。
The lower surface of the
リテーナリング20は、ウェハWおよび弾性膜45を囲むように配置されている。このリテーナリング20は、研磨パッド2に接触するリング部材20aと、このリング部材20aの上部に固定されたドライブリング20bとを有している。リング部材20aは、図示しない複数のボルトによってドライブリング20bに結合されている。リング部材20aは、ウェハWの外周縁を囲むように配置されている。
The
連結部材75は、ヘッド本体10の中心部に配置された軸部76と、この軸部76からから放射状に延びる複数のスポーク78とを備えている。軸部76はヘッド本体10の中央部に配置された球面軸受47内を縦方向に延びている。軸部76は、球面軸受47に縦方向に移動自在に支持されている。ドライブリング20bはスポーク78に接続されている。このような構成により、連結部材75およびこれに接続されたリテーナリング20は、ヘッド本体10に対して縦方向に移動可能となっている。
The connecting
球面軸受47は、内輪48と、内輪48の外周面を摺動自在に支持する外輪49とを備えている。内輪48は、連結部材75を介してリテーナリング20に連結されている。外輪49はキャリア43に固定されている。連結部材75の軸部76は、内輪48に上下動自在に支持されている。リテーナリング20は、連結部材75を介して球面軸受47により傾動可能に支持されている。
The
球面軸受47は、リテーナリング20の上下移動および傾動を許容する一方で、リテーナリング20の横方向の移動(水平方向の移動)を制限する。ウェハWの研磨中は、リテーナリング20はウェハWと研磨パッド2との摩擦に起因した横方向の力(ウェハWの半径方向外側に向かう力)をウェハWから受ける。この横方向の力は球面軸受47によって受けられる。このように、球面軸受47は、ウェハWの研磨中に、ウェハWと研磨パッド2との摩擦に起因してリテーナリング20がウェハWから受ける横方向の力(ウェハWの半径方向外側に向かう力)を受けつつ、リテーナリング20の横方向の移動を制限する(すなわちリテーナリング20の水平方向の位置を固定する)支持機構として機能する。
The
キャリア43には、複数対の駆動カラー80が固定されている。各対の駆動カラー80は各スポーク78の両側に配置されており、キャリア43の回転は、駆動カラー80を介してリテーナリング20に伝達され、これによりヘッド本体10とリテーナリング20とは一体に回転する。駆動カラー80はスポーク78に接触しているだけであり、連結部材75およびリテーナリング20の上下動および傾動を妨げない。
A plurality of pairs of driving
リテーナリング20の上部は、環状のリテーナリング押圧機構60に連結されている。このリテーナリング押圧機構60は、リテーナリング20の上面(より具体的には、ドライブリング20bの上面)の全体に均一な下向きの荷重を与え、リテーナリング20の下面(すなわち、リング部材20aの下面)を研磨パッド2の研磨面2aに対して押圧する。
The upper part of the
リテーナリング押圧機構60は、ドライブリング20bの上部に固定された環状のピストン61と、ピストン61の上面に接続された環状のローリングダイヤフラム62とを備えている。ローリングダイヤフラム62の内部には圧力室63が形成されている。この圧力室63は圧力調整装置(図示せず)に接続されている。圧力室63に加圧流体(例えば、加圧空気)が供給されると、ローリングダイヤフラム62がピストン61を下方に押し下げ、さらに、ピストン61はリテーナリング20の全体を下方に押し下げる。このようにして、リテーナリング押圧機構60は、リテーナリング20の下面を研磨パッド2の研磨面2aに対して押圧する。
The retainer
局所荷重付与装置30の押圧ロッド31の下端は、静止リング91に連結されている。局所荷重付与装置30は押圧ロッド31を通じて静止リング91に下向きの局所荷重を加える。さらに、下向きの局所荷重はローラー53を通じてリテーナリング20に伝達される。
The lower end of the
2本の押圧ロッド31を使うのはいくつかの理由がある。第一の理由は、押圧ロッド31が傾いて不安定になるのを防ぐためである。第二の理由は、静止リング91が押圧ロッド31を中心として回転しないようにするためである。第三の理由は2本の押圧ロッド31の荷重点は2本の押圧ロッド31の中間点に位置することから、荷重点をそれぞれの押圧ロッド31の押圧点よりも内側に位置させて、静止リング91の押圧点の反対側が浮くことのないようにするためである。
There are several reasons for using two
図4は、押圧ロッド31、静止リング91、およびローラー53を示す側面図である。図4に示すように、2つの球面軸受101は、押圧ロッド31と静止リング91との間に設けられている。2つの球面軸受101は、2本の押圧ロッド31をそれぞれ傾動自在に支持することが可能に構成されており、多方向に傾くことができる傾動自在継手として機能する。本実施形態では、荷重伝達部は、2本の押圧ロッド31および2つの球面軸受101から構成されている。
FIG. 4 is a side view showing the
図5は、図4に示す球面軸受101の拡大図である。各球面軸受101は、静止リング91の頂部に一体に形成された軸受ハウジング102と、軸受ハウジング102に点接触する円筒突起部103とを備えている。軸受ハウジング102は、円筒状の窪み部102aを有している。円筒突起部103は、押圧ロッド31の下端に一体に形成されている。円筒突起部103は、球面状の下端面103aを有しており、この球面状の下端面103aが、軸受ハウジング102の窪み部102aの底面に点接触する。
FIG. 5 is an enlarged view of the
円筒突起部103は、窪み部102aに緩やかに嵌め込まれており、球面状の下端面103aが窪み部102aの底面に点接触した状態で、円筒突起部103は窪み部102a内であらゆる方向に傾くことができるようになっている。したがって、円筒突起部103に一体に接続された押圧ロッド31は、多方向に傾くことができる。軸受ハウジング102は、静止リング91とは別体として設けられてもよい。例えば、円筒状の窪み部102aを有する軸受ハウジング102は、静止リング91の上面に固定されていてもよい。
The
多方向に傾くことができる傾動自在継手としての2つの球面軸受101は、局所荷重付与装置30とリテーナリング20との相対的な傾きを許容(吸収)することができる。したがって、局所荷重付与装置30とリテーナリング20とが傾いた場合であっても、リニアガイド38とリニアロッド39(図2参照)との間に過大な摩擦抵抗が発生せず、また押圧ロッド31に過剰な応力が発生することもない。よって、局所荷重付与装置30は意図した局所荷重をリテーナリング20に与えることができる。
The two
図6は、傾動自在継手の他の実施形態を示す図である。図6に示す実施形態では、傾動自在継手110は、2本の押圧ロッド31に組み込まれている。より具体的には、押圧ロッド31は、上側押圧ロッド31Aと下側押圧ロッド31Bに分割されており、上側押圧ロッド31Aはブリッジ32に接続され、下側押圧ロッド31Bは静止リング91に接続されている。傾動自在継手110は、上側押圧ロッド31Aと下側押圧ロッド31Bとの間に設けられており、上側押圧ロッド31Aと下側押圧ロッド31Bとを傾動可能に連結している。本実施形態では、荷重伝達部は、2本の押圧ロッド31および傾動自在継手110から構成されている。
FIG. 6 is a view showing another embodiment of the tiltable universal joint. In the embodiment shown in FIG. 6, the tiltable
傾動自在継手110は、上側継手部材111と、下側継手部材112と、上側継手部材111と下側継手部材112とを互いに回転自在に連結するピボット軸113とを備えている。図7に示すように、上側継手部材111および下側継手部材112はピボット軸113を中心に傾くことが可能に構成されている。
The tilting
図8は、図6に示す傾動自在継手110が組み込まれた局所荷重付与装置30および研磨ヘッド1を示す斜視図である。ピボット軸113の軸心は、リテーナリング20の半径方向に延びており、傾動自在継手110は、ピボット軸113の軸心に垂直な方向にのみ傾くことが可能となっている。より具体的には、傾動自在継手110は、2本の押圧ロッド31が静止リング91に連結された箇所において、リテーナリング20の接線方向にのみ傾くことが可能である。
FIG. 8 is a perspective view showing the local
傾動自在継手110は、局所荷重付与装置30とリテーナリング20との相対的な傾きを許容(吸収)することができる。したがって、局所荷重付与装置30とリテーナリング20とが傾いた場合であっても、リニアガイド38とリニアロッド39(図2参照)との間に過大な摩擦抵抗が発生せず、また押圧ロッド31に過剰な応力が発生することもない。よって、局所荷重付与装置30は意図した局所荷重をリテーナリング20に与えることができる。
The tilting
図9は、荷重伝達部の他の実施形態を示す図である。この実施形態では、図6に示す傾動自在継手110に、図4および図5に示す傾動自在継手(球面軸受)101が組み合わされている。本実施形態では、荷重伝達部は、2本の押圧ロッド31、傾動自在継手110、および傾動自在継手(球面軸受)101から構成されている。傾動自在継手110は2本の押圧ロッド31が静止リング91に連結された箇所において、リテーナリング20の接線方向にのみ傾くことができ、傾動自在継手101は、360度に亘ってあらゆる方向に自在に傾くことができる。本実施形態の他の構成は、図6に示す構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。
FIG. 9 is a diagram illustrating another embodiment of the load transmission unit. In this embodiment, the tilting
図10は、荷重伝達部のさらに他の実施形態を示す図である。この実施形態では、押圧部材として、2本の押圧ロッド31に代えて1つの押圧ブロック120が使用されている。傾動自在継手110は、押圧ブロック120に組み込まれている。より具体的には、押圧ブロック120は、上側押圧ブロック120Aと下側押圧ブロック120Bに分割されており、上側押圧ブロック120Aはブリッジ32に接続され、下側押圧ブロック120Bは静止リング91に接続されている。傾動自在継手110は、上側押圧ブロック120Aと下側押圧ブロック120Bとの間に設けられており、上側押圧ブロック120Aと下側押圧ブロック120Bとを傾動可能に連結している。本実施形態の他の構成は、図6に示す構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。
FIG. 10 is a diagram showing still another embodiment of the load transmitting unit. In this embodiment, instead of the two
図11は、荷重伝達部のさらに他の実施形態を示す図である。この実施形態では、2本の押圧ロッド31には、振動吸収部材としてのばね125がそれぞれ組み込まれている。本実施形態の他の構成は、図6に示す構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。
FIG. 11 is a diagram showing still another embodiment of the load transmission unit. In this embodiment, springs 125 as vibration absorbing members are respectively incorporated in the two
ばね125は、下側押圧ロッド31Bに組み込まれており、研磨パッド2の表面凹凸などに起因したリテーナリング20の上下方向の振動を吸収するように構成されている。なお、ばね125は上側押圧ロッド31Aに組み込まれてもよい。本実施形態によれば、傾動自在継手110が、局所荷重付与装置30とリテーナリング20との相対的な傾きを許容(吸収)し、振動吸収部材としてのばね125がリテーナリング20の上下方向の振動を吸収することができる。したがって、局所荷重付与装置30は意図した局所荷重をリテーナリング20に与えることができる。
The
図12は、荷重伝達部のさらに他の実施形態を示す図である。この実施形態では、図6に示す傾動自在継手110と、図4および図5に示す傾動自在継手(球面軸受)101と、図11に示すばね125とが組み合わされている。本実施形態の他の構成は、図6に示す構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。
FIG. 12 is a diagram showing still another embodiment of the load transmitting unit. In this embodiment, the tiltable
図11および図12に示す実施形態において、ばね125に変えて、ゴムを振動吸収部材として使用してもよい。
In the embodiment shown in FIGS. 11 and 12, instead of the
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。 The embodiment described above is described for the purpose of enabling the person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to implement the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Accordingly, the present invention is not limited to the described embodiments, but is to be construed in the widest scope according to the technical idea defined by the claims.
1 研磨ヘッド(基板保持装置)
2 研磨パッド
2a 研磨面
3 研磨テーブル
5 研磨液供給ノズル
10 ヘッド本体
11 研磨ヘッドシャフト
15 旋回軸
20 リテーナリング
20a リング部材
20b ドライブリング
30 局所荷重付与装置
31 押圧ロッド
32 ブリッジ
33,34,35 エアシリンダ(荷重発生装置)
38 リニアガイド
39 ガイドロッド
40 ユニットベース
43 キャリア
45 弾性膜(メンブレン)
46 圧力室
47 球面軸受
48 内輪
49 外輪
53 ローラー
60 リテーナリング押圧機構
61 ピストン
62 ローリングダイヤフラム
63 圧力室
75 連結部材
76 軸部
78 スポーク
80 駆動カラー
91 静止リング
101 球面軸受(傾動自在継手)
102 軸受ハウジング
102a 窪み部
103 円筒突起部
110 傾動自在継手
111 上側継手部材
112 下側継手部材
113 ピボット軸
120 押圧ブロック
125 ばね
1 Polishing head (substrate holding device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2
38
46
102
Claims (10)
前記基板を囲むように配置され、前記ヘッド本体と共に回転しながら前記研磨面を押し付けるリテーナリングと、
前記リテーナリングの上方に配置された静止リングと、
前記静止リングを介して前記リテーナリングの一部に局所荷重を加える局所荷重付与装置とを備え、
前記局所荷重付与装置は、前記静止リングに連結された荷重伝達部を有し、
前記荷重伝達部は、前記局所荷重付与装置と前記リテーナリングとの相対的な傾きを許容する機構を備えていることを特徴とする研磨装置。 A head body pressed against the polishing surface while rotating the substrate;
A retainer ring disposed so as to surround the substrate and pressing the polishing surface while rotating together with the head body;
A stationary ring disposed above the retainer ring;
A local load applying device that applies a local load to a part of the retainer ring through the stationary ring;
The local load applying device has a load transmission unit connected to the stationary ring,
The polishing apparatus according to claim 1, wherein the load transmitting unit includes a mechanism that allows a relative inclination between the local load applying device and the retainer ring.
前記静止リングに連結された押圧部材と、
前記押圧部材に固定された前記傾動自在継手とを備えることを特徴とする請求項3に記載の研磨装置。 The load transmitting portion is
A pressing member connected to the stationary ring;
The polishing apparatus according to claim 3, further comprising the tiltable joint fixed to the pressing member.
前記局所荷重を伝達するための2つの押圧ロッドと、
前記2つの押圧ロッドをそれぞれ傾動自在に支持する2つの球面軸受とを備え、
前記傾動自在継手は前記2つの球面軸受から構成されていることを特徴とする請求項5に記載の研磨装置。 The load transmitting portion is
Two pressing rods for transmitting the local load;
Two spherical bearings that respectively support the two pressing rods so as to be freely tiltable,
6. The polishing apparatus according to claim 5, wherein the tilting universal joint includes the two spherical bearings.
2つの軸受ハウジングと、
前記2つの軸受ハウジングにそれぞれ点接触する2つの突起部とを備えたことを特徴とする請求項6に記載の研磨装置。 The two spherical bearings are:
Two bearing housings;
The polishing apparatus according to claim 6, further comprising two protrusions that make point contact with the two bearing housings.
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